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岩土研究院

单桩水平静载试验

504 2022-06-20 09:47:59

1试验目的 

在水平荷载作用下的单桩静载试验常用以确定单桩的水平承载力和地基土水平抗力系数的比例系数值或对工程桩的水平承载力进行检验和评价;当理设有桩身应力测量元件时,可测定出桩身应力变化,并由此求得桩身弯矩分布。规范中明确规定,对于受水平荷载较大的一级建筑物桩基,单桩水平承载力设计值应通过单桩水平静载试验确定。


2.加载设备与仪表装置 进行单桩水平静载试验时,可在两根桩中间放置卧式千斤顶施加水平荷载,荷载作用线应通过地面标高处(地面标高应与实际工作桩基承台底面标高一致)。千斤顶与试桩接触处应安装一球形铰座,以保证千斤顶作用力能水平通过桩身轴线。


反力装置应充分利用现场具体条件选用,最常用的方法是两根试桩对顶,也可利用周围现有结构物作为反力装置,必要时可专门浇筑反力支座。


试验加载可以用电动油泵,并采用电阻应变式传感器和电子秤控制荷载。为测定桩的水平位移,在桩外侧地面及地面以上 50一100em 设置双层大量程百分表(下层表测桩身在地面处的水平位移,上层表测量桩顶水平位移,根据两表位移差即可求得地面以上桩身转角。)以测定水平位移。百分表的基准桩宜打在桩侧面靠位移的反方向,与试桩净距不少于1倍试桩直径,搁置在基准桩上的基准梁采取简支形式,并应有足够的刚度。


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3.试验加载方法 对于承受水平荷载反复作用的桩基,一般采用单向多循环加卸载方法,对受长期水平荷载的桩可用慢速维持荷载法。 其稳定标准可参照竖向静载试验的要求。

采用单向多循环加卸载方法应符合下列规定∶


(1)荷载分级 取设计荷载 2倍作为预估极限荷载,取预估水平极限荷载的 1/10-1/15作为每级荷载的加载增量,还应根据桩径大小并适当考虑土层软硬情况 确定,一般情 况下、对于直 径在 300~1000mm 的桩,每级加荷量可取2.5~20kN 不等。


(2)加载程序与位移观测 每级荷载施加后,恒载4min 测读水平位移,然后卸载至零,停顿2min 测读残余水平位移,至此完成一个加载循环。如此循环5次便完成--级荷载的试验观测。注意应尽量缩短加载时间,测位移时,时间间隔应准确,试验不得中途停顿。


(3)终止试验的条件 当桩身折断或水平位移超过30~40mm(软土取 40mm)时,可终止试验。在采用慢速维持荷载法时,应采用分级连续的加载方式,各级荷载的增量同上,各级 荷载维持10min,并记录百分表读数后即进行下一级荷载试验。如到10min 的水平位移还未稳定,则应延长该级荷载的维持时间,直到稳定为止。


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5.单桩水平临界荷载(桩身受拉区混凝土明显退出工作时的最大荷载)的确定

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传统的单桩静载试验被认为是确定单桩承载力的最直观、最可靠的方法,但长期以来,其装置一直停留于压重平台或锚桩反力架之类的形式,试验时费时、费力、费资金。因此工程人员常力图回避作静载试验。而且单桩承载力越高,越不愿做静载试验,以致使许多重要建筑物大吨位基桩往往得不到准确的承载力数据,其潜力也得不到发挥。


针对上述情况,美国西北大学 JorjOsterberg 于80年代中期研究成功一种新的静载试桩法。其方法是制作一个经特别设计的液压千斤顶式荷载箱,将其安置于桩身或桩底,加载时,荷载传至荷载箱内,随着压力增加,桩侧阻力与桩端阻力随之发生变化,可根据压力表和百分表的读数.绘制向上的力与位移关系图和向下的力与位移图。Osterserg 法所施加荷载为传统试桩法桩顶荷载一半。


该方法加压装置简单,不占用施工场地,试验方便,费用较低,节省时间,而且可以直接测出桩的侧阻力和端阻力,有较好的发展前途,在我国这一方法也开始得到实施。目前在国外采用这种方法其单桩最大试验荷载达到 15000t,最大桩身 90m,最大桩径 3m,且在试验装置的设计部位,利用该方法改善桩承载性状学方面有了新的发展。